目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心特色與優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性 (Ta=25°C)
- 3. 性能曲線分析
- 3.1 相對強度 vs. 波長
- 3.2 指向性圖案
- 3.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 3.4 相對強度 vs. 順向電流
- 3.5 熱性能曲線
- 4. 機械與封裝資訊
- 4.1 封裝尺寸圖
- 4.2 極性辨識
- 5. 焊接與組裝指南
- 5.1 接腳成型
- 5.2 焊接製程
- 5.3 儲存條件
- 5.4 清潔
- 5.5 熱與靜電管理
- 6. 包裝與訂購資訊
- 6.1 包裝規格
- 6.2 標籤說明
- 7. 應用備註與設計考量
- 7.1 電路設計
- 7.2 熱設計
- 7.3 光學整合
- 8. 技術比較與定位
- 9. 常見問題 (FAQ)
- 9.1 峰值波長與主波長有何不同？
- 9.2 我可以不使用限流電阻來驅動這顆 LED 嗎？
- 9.3 如何解讀 "無鉛" 與 "RoHS" 聲明？
- 9.4 焊接時若違反 3mm 距離規定會發生什麼事？
- 10. 實際應用範例
- 11. 工作原理
- 12. 技術趨勢與背景
1. 產品概述
1003SURD/S530-A3 是一款插件式 LED 燈珠，專為需要可靠性能與較高亮度等級的應用而設計。它採用 AlGaInP 晶片，透過擴散式紅色樹脂透鏡產生亮紅色光。此元件以其堅固結構、符合環保標準以及適用於自動化組裝製程為特點。
1.1 核心特色與優勢
- 高亮度：專為需要卓越發光強度的應用而設計。
- 寬視角：提供典型的 110 度視角 (2θ1/2)，實現廣泛的光線分佈。
- 環保合規：產品為無鉛設計，並持續符合 RoHS 規範。
- 包裝靈活性：提供捲帶包裝，適用於高效能自動化貼裝。
- 顏色選項：此系列提供不同顏色與強度等級。
1.2 目標應用
此 LED 非常適合各種需要指示功能的消費性與工業電子產品。典型應用包括電視機、電腦螢幕、電話以及其他桌上型或可攜式運算裝置中的背光或狀態指示。
2. 技術參數分析
本節對規格書中定義的關鍵電氣、光學與熱參數提供詳細、客觀的解讀。
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在或超過這些極限下操作。
- 連續順向電流 (IF)：25 mA。這是可連續施加的最大直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP)：60 mA。僅允許在脈衝條件下使用 (工作週期 1/10 @ 1 kHz)。
- 逆向電壓 (VR)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
- 功率消耗 (Pd)：60 mW。封裝在 Ta=25°C 時可消耗的最大功率。
- 操作與儲存溫度：範圍從 -40°C 至 +85°C (操作) 以及 -40°C 至 +100°C (儲存)。
- 焊接溫度：可承受 260°C 達 5 秒，相容於標準無鉛焊接溫度曲線。
2.2 電光特性 (Ta=25°C)
這些是在指定測試條件下測得的典型性能參數。
- 發光強度 (Iv)：25 mcd (最小), 50 mcd (典型) @ IF=20mA。此參數量化了感知亮度。
- 視角 (2θ1/2)：110° (典型)。發光強度為峰值一半時的角度。
- 峰值波長 (λp)：632 nm (典型)。光譜發射最強時的波長。
- 主波長 (λd)：624 nm (典型)。人眼感知到的單一波長。
- 順向電壓 (VF)：1.7V (最小), 2.0V (典型), 2.4V (最大) @ IF=20mA。對於驅動器設計與電源選擇至關重要。
- 逆向電流 (IR)：10 μA (最大) @ VR=5V。
3. 性能曲線分析
規格書提供了數條特性曲線，對於理解元件在不同條件下的行為至關重要。
3.1 相對強度 vs. 波長
此曲線顯示了以典型 632 nm 峰值為中心的光譜功率分佈。該光譜是 AlGaInP 材料的特徵，產生飽和的紅色。典型的光譜頻寬 (Δλ) 為 20 nm。
3.2 指向性圖案
極座標圖說明了光線的空間分佈，確認了寬廣的 110 度視角。在中心錐形區域內強度相對均勻，這是擴散式透鏡封裝的典型特徵。
3.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
此圖顯示了電流與電壓之間的指數關係，這是二極體的典型特性。此曲線對於決定簡單電路中的工作點與必要的限流電阻值至關重要。"膝點"電壓約在典型的 2.0V 標記處。
3.4 相對強度 vs. 順向電流
此曲線證明在操作範圍內，光輸出大致與順向電流成正比。它凸顯了穩定電流控制對於一致亮度的重要性。
3.5 熱性能曲線
相對強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨著環境溫度升高而下降。這種降額對於在高溫環境中運作的設計至關重要。
順向電流 vs. 環境溫度：指出在較高的環境溫度下應如何降低最大允許順向電流，以保持在功率消耗限制內，強調了熱管理的必要性。
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸圖
此 LED 採用標準的徑向引腳封裝。關鍵尺寸包括引腳間距、本體直徑與總高度。圖面註明所有尺寸單位為毫米，除非另有說明，標準公差為 ±0.25mm。一個重要註記規定法蘭高度必須小於 1.5mm (0.059")。
4.2 極性辨識
陰極通常由 LED 透鏡上的平坦處或較短的引腳來識別。應查閱規格書中的圖示以了解此特定零件的確切標記方式。
5. 焊接與組裝指南
正確的操作對於確保可靠性與防止損壞至關重要。
5.1 接腳成型
- 彎曲必須在距離環氧樹脂燈泡基座至少 3mm 處進行。
- 成型必須在焊接前且於室溫下完成。
- 避免對封裝施加應力；確保 PCB 孔位與引腳完美對齊。
5.2 焊接製程
手工焊接：烙鐵頭最高溫度 300°C (適用最大 30W 烙鐵)，焊接時間最長 3 秒。
波焊/浸焊：預熱最高 100°C (最長 60 秒)，焊錫槽最高 260°C，最長 5 秒。
關鍵規則：保持焊點到環氧樹脂燈泡的最小距離為 3mm。避免多次焊接循環與快速冷卻。使用能達成可靠焊點的最低可能溫度。
5.3 儲存條件
儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度。自出貨日起保存期限為 3 個月。如需更長時間儲存 (最長 1 年)，請使用充氮並含乾燥劑的密封容器。避免溫度劇烈變化以防止凝結。
5.4 清潔
如有必要，僅在室溫下使用異丙醇清潔，時間 ≤1 分鐘。除非其影響已徹底預先驗證，否則請勿使用超音波清洗，因其可能造成機械損傷。
5.5 熱與靜電管理
熱管理：操作電流必須根據環境溫度適當降額，如降額曲線所示。在應用中控制 LED 周圍的溫度。
靜電放電 (ESD)：此元件對靜電放電敏感。在操作與組裝過程中應遵守標準的 ESD 預防措施。
6. 包裝與訂購資訊
6.1 包裝規格
- LED 以抗靜電袋包裝。
- 包裝數量：每袋 1,500 顆。每內箱 5 袋。每主 (外) 箱 10 個內箱。
- 總計：每主箱 75,000 顆。
6.2 標籤說明
包裝上的標籤包含追溯性與規格代碼：
CPN：客戶生產編號
P/N：生產編號
QTY：包裝數量
CAT：等級 (可能為分級類別)
HUE：主波長
REF：參考
LOT No：批號
7. 應用備註與設計考量
7.1 電路設計
務必使用串聯限流電阻。使用公式計算電阻值：R = (V電源- VF) / IF。使用規格書中的最大順向電壓 (2.4V)，以確保即使在元件間存在差異時，電流也不會超過所需水平。對於 5V 電源與 20mA 目標電流：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω。考慮功率額定值 (P = I2R)，標準的 130Ω 或 150Ω 電阻是合適的。
7.2 熱設計
雖然這是低功率元件，但在高密度電路板或高環境溫度的應用中，熱管理仍然重要。確保元件間有足夠間距並考慮氣流。當環境溫度超過 25°C 時，請嚴格遵守規格書中提供的電流降額曲線。
7.3 光學整合
寬廣的 110 度視角使此 LED 適合需要廣域照明或寬角度可見性的應用。對於更聚焦的光線，可能需要外部透鏡或導光管。擴散式樹脂有助於減少眩光並提供更均勻的外觀。
8. 技術比較與定位
1003SURD/S530-A3 屬於標準可靠性的插件式指示 LED 類別。其主要差異化在於使用 AlGaInP 技術實現高效能紅光，以及其特定的亮度/波長分級。與舊式的 GaAsP 基紅光 LED 相比，AlGaInP 提供更高的發光效率與更好的色彩飽和度。與表面黏著元件 (SMD) LED 相比，插件式封裝提供機械穩固性與易於手動原型製作，但需要更多電路板空間且較不適合超高產量的自動化組裝。
9. 常見問題 (FAQ)
9.1 峰值波長與主波長有何不同？
峰值波長 (λp)：光譜功率分佈曲線最高點對應的波長 (典型值 632 nm)。
主波長 (λd)：能產生與 LED 光線相同顏色感知的單一波長 (典型值 624 nm)。它是根據人眼敏感度 (CIE 色度) 計算得出，與顏色規格更為相關。
9.2 我可以不使用限流電阻來驅動這顆 LED 嗎？
No.LED 是電流驅動元件。將其直接連接到電壓源將導致電流不受控制地上升，迅速超過絕對最大額定值並損壞元件。始終需要串聯電阻或恆流驅動器。
9.3 如何解讀 "無鉛" 與 "RoHS" 聲明？
"無鉛"意指元件在其可焊性鍍層或內部結構中不含鉛。
"符合 RoHS"意指元件符合歐盟有害物質限制指令，該指令限制鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯 (PBB) 與多溴二苯醚 (PBDE)。規格書聲明產品 "將持續保持在符合 RoHS 的版本內"，表示持續合規。
9.4 焊接時若違反 3mm 距離規定會發生什麼事？
在距離環氧樹脂燈泡小於 3mm 處焊接，會將過多熱量傳遞到半導體晶粒與內部接合線。這可能導致立即故障 (如開路)，或由於環氧樹脂與內部元件的熱應力而造成潛在損傷，從而降低 LED 的使用壽命與可靠性。
10. 實際應用範例
情境：為一個 12V DC 變壓器設計電源狀態指示燈。
設計步驟：
1. 選擇工作點：選擇 IF= 15 mA 以獲得良好亮度與長壽命。
2. 計算電阻：為安全起見使用最大 VF。R = (12V - 2.4V) / 0.015A = 640 Ω。最接近的標準值為 620 Ω 或 680 Ω。
3. 檢查電阻功率：P = (0.015A)2* 620Ω = 0.1395W。標準的 1/4W (0.25W) 電阻已足夠。
4. 考量環境：如果變壓器外殼內部溫度可能達到 60°C，請參考降額曲線。最大允許電流可能較低，需要更高的電阻值以降低 IF.
5. PCB 佈局：放置具有正確間距的孔位。確保插入後不對引腳施加應力。遵守 3mm 焊接距離規定。
11. 工作原理
光線是透過 AlGaInP (磷化鋁鎵銦) 半導體晶片內的電致發光過程產生。當施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子與來自 p 型區域的電洞被注入穿過 p-n 接面。這些電荷載子在主動區域復合，以光子 (光) 的形式釋放能量。AlGaInP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長 (顏色) — 在此例中為紅色光譜 (~624-632 nm)。擴散式紅色環氧樹脂封裝同時作為保護性封裝體與主要透鏡，塑造光輸出並提供特有的寬視角。
12. 技術趨勢與背景
像 1003SURD/S530-A3 這樣的插件式 LED 代表了一種成熟且高度可靠的封裝技術。由於表面黏著元件 (SMD) 封裝 (例如 0603、0805、1206，以及專用的 LED 封裝如 2835、3535) 具有更小的佔位面積、適合高速自動化取放組裝，以及在 PCB 上安裝時更好的熱性能，產業趨勢已強烈轉向 SMD 封裝以用於大多數新設計。然而，插件式 LED 在幾個領域仍保持顯著相關性：由於易於手工焊接，適用於教育套件與原型製作；需要極端機械穩固性與應力消除的應用 (插件引腳提供牢固的錨定)；易於管理爬電距離/間隙距離的高電壓或高可靠性工業控制；以及作為最初設計用於插件式元件的舊有設備的替換零件。此 LED 所使用的 AlGaInP 材料系統仍然是高效率琥珀色、紅色與橙色 LED 的主導技術，儘管對於深紅色與紅外線，也會使用其他材料如 InGaAlP 或 GaAs。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |